El trimestre passat ens vam fer càrrec d'una transferència de motlle d'un proveïdor europeu-revestiment interior d'automòbil, PA66-GF30, toleràncies de ±0,08 mm. L'equip de producció del client feia mesos que lluitava contra la inestabilitat dimensional. Ja s'havien actualitzat a una unitat d'aigua a pressió de 12.000 dòlars amb una precisió de control de ± 0,2 graus. El problema va persistir.
Vam treure el motlle i vam passar el colorant pels circuits de refrigeració. Dos dels sis canals mostraven una restricció de flux del 60% des de l'escala. Un circuit del costat del nucli va passar 32 mm de la superfície de la cavitat a l'àrea de la porta-gairebé el triple de la distància recomanada per a niló-de vidre. El controlador de temperatura estava fent exactament el que havia de fer. El motlle no li donava res per treballar.
Aquesta és la conversa que acabem tenint més sovint del que voldríem. La selecció del controlador de temperatura del motlle es tracta com una decisió d'adquisició desconnectada del disseny d'eines. La compra avalua els cabals, la capacitat de calefacció i la precisió del control. Tancament d'enginyeria. La producció instal·la la unitat i espera que resolgui la gestió tèrmica per qualsevol motlle que hi hagi a la màquina. No és així com funciona la transferència de calor.
El sostre del qual ningú parla
Un controlador de temperatura del motlle només pot eliminar la calor tan ràpid com ho permeti el circuit de refrigeració. El diàmetre del canal, la distància des de la superfície de la cavitat, l'encaminament del circuit, la turbulència del flux-determinen la velocitat d'extracció tèrmica. El controlador regula la temperatura i el cabal de subministrament. Si la geometria limita la quantitat de calor que arriba al refrigerant, el controlador no té res a regular.
El grup de control de temperatura d'ENGEL situa la xifra en aproximadament el 20% de motllures rebutjades que es deriven d'errors de control de temperatura (engelglobal.com). El que aquesta estadística no esclata és quants d'aquests "errors" són en realitat limitacions de disseny. Als motlles que hem auditat durant els darrers dos anys, el mal funcionament de l'equip explica potser un de cada cinc problemes de qualitat relacionats amb la temperatura-. La resta es redueix a circuits de refrigeració que estaven subdimensionats, mal posicionats o degradats per negligència.
Vam tenir unmotlle de connector mèdicl'any passat-POM, vuit cavitats, requisits estètics estrictes a les superfícies d'aparellament. El client va especificar un controlador basat en oli- perquè el full de dades del seu proveïdor de material recomanava una temperatura del motlle de 95 graus. Les unitats d'oli funcionen més silenciosament i l'equip de manteniment les va preferir. Bé. Però el POM no necessita un control de temperatura basat en oli-a 95 graus. Un sistema d'aigua a pressió gestiona aquest rang amb una millor resposta tèrmica i un consum d'energia aproximadament un 40%. El problema real era que el disseny original del motlle tenia canals de refrigeració encaminats al voltant dels pins d'expulsió d'una manera que creaven zones mortes al costat de la cavitat. El canvi de l'oli a l'aigua no ho hauria arreglat. Es va redissenyar el traçat del circuit.
El que realment impulsa la recuperació
Regloplas documenta una reducció del 50% de l'energia de la bomba amb un control ∆T de freqüència variable amb una reducció de la velocitat del 20% (regloplas.com). Aquest és un nombre real d'un fabricant de renom. També és un número que suposa que el vostre circuit de refrigeració pot utilitzar els cabals que ofereix la bomba. L'acumulació d'escala, els canals de mida insuficient, la longitud excessiva del circuit amb massa corbes-qualsevol d'aquestes limitacions fa que la bomba funcioni més difícilment per impulsar el refrigerant a través de restriccions que no haurien d'existir.
La recuperació més ràpida que hem vist en l'optimització del control de temperatura no va implicar la compra d'equips nous. Un client d'envasos de cosmètics a Polònia va reduir el temps de cicle de 28 segons a 16 segons mitjançant la descalcificació de tres circuits, la substitució d'un sensor PT100 a la deriva i el reequilibri del flux entre la cavitat i els costats del nucli. La despesa total va ser inferior als 2.000 euros. La reducció del temps de cicle en 2,4 milions de peces anuals va generar un estalvi que va recuperar la inversió en menys d'una setmana. Els controladors de temperatura que feien servir-res d'especial, unitats d'aigua estàndard d'un proveïdor xinès-funcionaven bé un cop el sistema de refrigeració funcionava realment.
La instal·lació de Braun de P&G va adoptar l'enfocament contrari, invertint molt en el control electrònic del flux a tots els circuits de refrigeració dels seus motlles de components Oral-B. Van aconseguir taxes de rebuig documentades per sota del 0,05% (ptonline.com). Però l'equip de Braun també va reconèixer que abans d'implementar el control per-circuit, el control de la temperatura havia estat una "caixa negra" per a ells. Van sospitar que la variació tèrmica estava afectant la consistència dimensional, però no van poder diagnosticar quins circuits eren problemàtics. Aquest és el valor real de la tecnologia sofisticada de control de temperatura-visibilitat en un procés que la majoria de les instal·lacions tracten com a configurat-i-obliden.
La qüestió material
Ens pregunten sobre els controladors de temperatura de l'aigua versus l'oli més que gairebé qualsevol altra pregunta d'equip. La resposta és avorridament senzilla: utilitzeu aigua sempre que sigui possible, aigua a pressió per a termoplàstics d'enginyeria fins a uns 230 graus, oli només quan realment necessiteu superfícies de motlle per sobre d'aquest rang. PEEK, PPS, segurpoliimides{0}}d'alta temperatura-aquests necessiten oli. PA, PC, POM, ABS, tot el que hi ha a la gamma de productes bàsics i d'enginyeria estàndard-l'aigua ho gestiona amb una millor conductivitat tèrmica, un cost operatiu més baix i cap maldecap de contaminació.
La pregunta més interessant és com la selecció del material afecta el disseny del circuit de refrigeració, que després afecta el que ha d'aconseguir el controlador de temperatura. Els compostos farcits de vidre-transfereixen substancialment més calor al motlle que els graus sense farcir amb volums de tir equivalents. Un motlle dissenyat per a PA66 sense farcir tindrà problemes tèrmics quan la producció canviï a PA66-de vidre al 30%. Els circuits de refrigeració dimensionats per al material sense omplir no poden extreure la calor prou ràpid. Els temps de cicle s'amplien o les peces surten amb tensió residual per una refrigeració insuficient.
Dissenyem per al grau de material més exigent que l'eina processarà. Si hi ha alguna possibilitat que la producció migri de compostos sense omplir a omplers, el sistema de refrigeració ha d'adaptar-ho des del primer dia. Les modificacions d'adaptació-que afegeixen circuits, s'instal·len insercions de refrigeració conformes- costen entre 5.000 i 15.000 dòlars i requereixen treure el motlle de la producció. La incorporació d'una capacitat tèrmica adequada al disseny original afegeix potser un 10-15% al cost de les eines. Les matemàtiques solen afavorir fer-ho bé la primera vegada.
El punt cec de manteniment
Ningú pressuposta el manteniment del sistema de refrigeració fins que es trenca alguna cosa. Descalcificació trimestral, verificació del cabal, inspecció de segells-aquestes tasques s'impulsen perquè els horaris de producció són ajustats i els motlles "funcionen bé". A continuació, gradualment, durant sis o dotze mesos, els temps de cicle van augmentant. Lliscament de mètriques de qualitat. Algú finalment tira de l'eina i troba canals que semblen l'interior d'un antic escalfador d'aigua.
Una capa d'escala d'1/16 de polzada afegeix aproximadament un 15% al temps de refredament. Això s'acumula prou lentament perquè els operadors atribueixen els cicles més llargs a la variació del lot de material, els canvis de temperatura ambient o el desgast de la màquina. Quan la connexió amb la degradació del sistema de refrigeració es fa evident, us heu consumit la penalització del temps de cicle durant milers d'hores de producció.
Les instal·lacions que eviten aquesta trampa tracten el manteniment del sistema de refrigeració de la manera com tracten el manteniment preventiu de les màquines d'injecció mateixes-programat, documentat, no-negociable. Proves de flux cada trimestre. Descalcificació anual o quan els cabals cauen per sota de la línia de base. Calibració del sensor segons un programa real en lloc de quan les lectures comencen a semblar sospitoses. No són activitats cares. Només requereixen que algú assumeixi la responsabilitat.
On entrem
A Abis Mould, l'especificació del sistema de refrigeració forma part delÀmbit DFMa cada programa. Modelem la distribució del flux de calor, els canals de mida per al material i els objectius de temps de cicle, i configurem l'encaminament del circuit per evitar les zones mortes i les restriccions de flux que creen problemes en la producció. La selecció del controlador de temperatura es fa aigües avall-un cop sabem quines condicions tèrmiques pot suportar realment el motlle.
Per als motlles existents amb problemes de qualitat relacionats amb la temperatura-, podem avaluar si la restricció és l'equip o la geometria. De vegades, actualitzar el controlador té sentit. Més sovint, el problema és un circuit de refrigeració que necessita modificacions o manteniment que s'ha ajornat massa temps. De qualsevol manera, el diagnòstic comença amb el motlle, no amb la fitxa d'especificacions d'una nova unitat de control de temperatura.
Si estàs planejant unprograma de motllesamb requisits tèrmics estrictes o lluitant contra problemes de temperatura a les eines existents, el nostre equip d'enginyers pot recórrer els detalls. La conversa del sistema de refrigeració és més productiva quan es produeix d'hora-però mai és massa tard per esbrinar què limita realment el rendiment.